JPH0555748B2 - - Google Patents
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- JPH0555748B2 JPH0555748B2 JP62133300A JP13330087A JPH0555748B2 JP H0555748 B2 JPH0555748 B2 JP H0555748B2 JP 62133300 A JP62133300 A JP 62133300A JP 13330087 A JP13330087 A JP 13330087A JP H0555748 B2 JPH0555748 B2 JP H0555748B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、断熱エンジン等における断熱ピス
トンの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to the structure of an adiabatic piston in an adiabatic engine or the like.
従来、セラミツク材を断熱材又は耐熱材として
利用した断熱ピストン等のエンジン部材は、例え
ば、実開昭59−113557号公報、特開昭60−93161
号公報等に開示されている。
Conventionally, engine parts such as heat-insulating pistons using ceramic materials as heat insulating or heat-resistant materials are disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 59-113557 and Japanese Patent Application Laid-open No. 60-93161.
It is disclosed in the publication number etc.
まず、実開昭59−113557号公報に開示されたピ
ストンの構造について、第2図を参照して概説す
る。第2図において、上面に燃焼室29及び周壁
にピストンリング溝27を有するセラミツク製ク
ラウン部21の下面側と周壁に別のピストンリン
グ溝28を有する金属製スカート部22の上面側
とで閉鎖空間部23を形成するように、セラミツ
ク製クラウン部21と金属製スカート部22とを
締結ボルト26によつて結合し、更に金属製スカ
ート部22の周面に開口するピストンピン嵌挿孔
24の端部にシール部材25を嵌着自在としたピ
ストン20が示されている。 First, the structure of the piston disclosed in Japanese Utility Model Application Publication No. 59-113557 will be outlined with reference to FIG. In FIG. 2, a closed space is formed between the lower surface side of a ceramic crown portion 21 having a combustion chamber 29 on its upper surface and a piston ring groove 27 on its peripheral wall, and the upper surface side of a metal skirt portion 22 having another piston ring groove 28 on its peripheral wall. The ceramic crown part 21 and the metal skirt part 22 are connected by a fastening bolt 26 so as to form a part 23, and the end of the piston pin insertion hole 24 that opens in the circumferential surface of the metal skirt part 22 is connected. A piston 20 is shown in which a seal member 25 can be freely fitted.
また、特開昭60−93161号公報に開示された断
熱ピストンの構造を、第3図を参照して概説す
る。第3図において、断熱ピストンの構造が符号
30によつて全体的に示されている。この断熱ピ
ストンの構造30については、ピストンスカート
部を含むピストン本体32の上端部に嵌合孔33
を設け、その嵌合孔33にクラウン31に形成し
た突部34を嵌合し、ピストン本体32の嵌合孔
33の周囲を加熱加圧し、ピストン本体32とク
ラウン31とを接合したものである。 Further, the structure of the heat insulating piston disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-93161 will be outlined with reference to FIG. In FIG. 3, the structure of the adiabatic piston is indicated generally by the numeral 30. Regarding the structure 30 of this heat-insulating piston, a fitting hole 33 is provided at the upper end of the piston body 32 including the piston skirt portion.
A protrusion 34 formed on the crown 31 is fitted into the fitting hole 33, and the area around the fitting hole 33 of the piston body 32 is heated and pressurized to join the piston body 32 and the crown 31. .
ピストン本体32はアルミニウム、可鍛鋳鉄等
によつて構成され、またクラウン31は窒化珪素
等のセラミツクスから構成されている。クラウン
31の突部34には燃焼室37が形成され、また
クラウン31の外周部には突条35が形成されて
いる。更に、突部34と突条35との間に形成さ
れた空部38に配置されたセラミツクスフアイバ
又はステンレスメツシユから成る断熱材36は、
クラウン31とピストン本体32とによつて挟持
状態に固定されている。 The piston body 32 is made of aluminum, malleable cast iron, etc., and the crown 31 is made of ceramics such as silicon nitride. A combustion chamber 37 is formed in the protrusion 34 of the crown 31, and a protrusion 35 is formed on the outer periphery of the crown 31. Furthermore, a heat insulating material 36 made of ceramic fiber or stainless mesh is placed in the cavity 38 formed between the protrusion 34 and the protrusion 35.
It is fixed in a sandwiched state between the crown 31 and the piston body 32.
しかしながら、上記のようなセラミツク材を断
熱材又は耐熱材として利用するピストン等の断熱
エンジン部材において、断熱特性を十分に得るこ
とは極めて困難なことである。セラミツク材が燃
焼室側の高温に晒される状態であり、そのため熱
シヨツクを受け、セラミツク材の強度上の問題が
ある。また、断熱のため壁面のセラミツク材の厚
さを厚くすると、熱容量が大きくなり、吸入行程
時に吸入空気が燃焼室から多く受熱して高温にな
り、その熱が吸気に影響し、吸入効率が低下して
空気が吸入されなくなるという現象が生じる反
面、膨張行程では断熱性を向上させなければなら
ないという問題がある。
However, it is extremely difficult to obtain sufficient heat-insulating properties in heat-insulating engine members such as pistons that utilize the above-mentioned ceramic materials as heat-insulating or heat-resistant materials. The ceramic material is exposed to high temperatures on the combustion chamber side, and is therefore subjected to heat shock, which poses problems in terms of the strength of the ceramic material. Additionally, if the thickness of the ceramic material on the wall is increased for insulation purposes, the heat capacity will increase, and during the intake stroke, the intake air will receive more heat from the combustion chamber and become hotter, and this heat will affect the intake air, reducing intake efficiency. However, on the other hand, there is a problem in that the heat insulation must be improved during the expansion stroke.
ところで、前掲実開昭59−113557号公報に開示
されたピストンの構造については、クラウン部2
1はセラミツク材であるが、その厚さは極めて厚
いものであり、従つて熱容量が極めて大きくな
り、上記の問題が生じる。更に、クラウン部21
そのものに燃焼室29が形成されており、そのた
め構造上、強度上からもクラウン部21の厚さを
厚く構成しなければならないという問題点があ
る。 By the way, regarding the structure of the piston disclosed in the above-mentioned Japanese Utility Model Publication No. 59-113557, the crown portion 2
1 is a ceramic material, which is extremely thick and therefore has an extremely large heat capacity, causing the above-mentioned problem. Furthermore, the crown portion 21
Since the combustion chamber 29 is formed therein, there is a problem in that the thickness of the crown portion 21 must be made thick from the viewpoint of structure and strength.
また、前掲特開昭60−93161号公報に開示され
た断熱ピストンの構造については、クラウン31
とピストン本体32との結合部、言い換えれば、
両者間に介在した断熱材36の結合部のシール機
能が十分でなく、また燃焼室側の断熱性について
もその機能は十分とは言えず、しかもセラミツク
スから成るクラウン31の厚さは上記のものと同
様に極めて厚く、燃焼室37側に直接晒される状
態に構成されているので、熱容量が大きいと共
に、熱シヨツクを受けることになつて強度上の問
題点も有している。 Further, regarding the structure of the heat insulating piston disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-open No. 60-93161, Crown 31
In other words, the joint between the piston body 32 and the piston body 32,
The sealing function of the joint of the heat insulating material 36 interposed between the two is insufficient, and the heat insulating property on the combustion chamber side is also not sufficient, and the thickness of the crown 31 made of ceramics is as described above. Similarly, it is extremely thick and is configured to be directly exposed to the combustion chamber 37 side, so it has a large heat capacity and also suffers from strength problems as it receives heat shock.
この発明の目的は、上記の問題点を解決するこ
とであり、極めて高度の断熱性を得ると共に、燃
焼ガスに晒されて高温になる燃焼室側に面するピ
ストンヘツドの表面部の熱容量を可及的に小さく
構成し、吸入効率及びサイクル効率を向上させ、
しかも熱シヨツクを受けても強度上の問題が生じ
ることなく、耐熱性、耐腐食性、耐変形性を向上
させ、しかも安定した取付状態を得ることがで
き、更に爆発時にピストンヘツドに作用する圧力
を好ましい状態で受け止めることができる構造に
構成し、ピストンヘツドとピストンスカートとの
間のシール機能を向上させることのできる断熱エ
ンジン等における断熱ピストンの構造を提供する
ことである。 The purpose of this invention is to solve the above-mentioned problems, and to obtain an extremely high degree of heat insulation and to reduce the heat capacity of the surface of the piston head facing the combustion chamber, which is exposed to combustion gas and becomes hot. The structure is as small as possible, improving suction efficiency and cycle efficiency,
In addition, there will be no strength problems even when exposed to heat shock, improving heat resistance, corrosion resistance, and deformation resistance.In addition, a stable mounting condition can be obtained, and the pressure applied to the piston head in the event of an explosion It is an object of the present invention to provide a structure of an adiabatic piston in an adiabatic engine, etc., which can receive the piston in a preferable state and improve the sealing function between the piston head and the piston skirt.
この発明は、上記の目的を達成するために、次
のように構成されている。即ち、この発明は、ピ
ストンヘツド部に形成した取付ボス部をピストン
スカート部に形成した取付孔に嵌合して固定した
ピストンにおいて、前記ピストンヘツド部の周囲
部で前記ピストンスカート部の周囲部上面に押圧
状態に固定されるセラミツク材から成るリング、
該リングに接合された燃焼ガスに曝される表面部
を構成するセラミツク材から成る平らな形状の薄
い肉厚の薄板、並びに前記ピストンヘツド部の上
面、前記薄板の下面及び前記リングの内周面で形
成される空間部に封入した断熱材から構成したこ
とを特徴とする断熱ピストンの構造に関する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides a piston in which a mounting boss portion formed on a piston head portion is fitted into a mounting hole formed on a piston skirt portion to be fixed, in which an upper surface of the peripheral portion of the piston skirt portion is attached to a peripheral portion of the piston head portion. a ring made of ceramic material that is held in a pressed state;
A flat thin thin plate made of ceramic material that constitutes the surface exposed to combustion gas joined to the ring, the upper surface of the piston head, the lower surface of the thin plate, and the inner circumferential surface of the ring. The present invention relates to a structure of a heat insulating piston, characterized in that it is composed of a heat insulating material sealed in a space formed by.
また、この断熱ピストンの構造において、前記
薄板の周囲部と前記リングとはセラミツク材によ
る化学蒸着によつて接合しているものである。 Further, in the structure of this heat insulating piston, the peripheral portion of the thin plate and the ring are joined by chemical vapor deposition using a ceramic material.
また、この断熱ピストンの構造において、前記
薄板及び前記リングを可及的に薄い板厚に形成
し、例えば、約1mm以下に形成し、前記薄板と前
記リングとの熱容量を最小限にするように構成し
たものである。 Further, in the structure of this heat insulating piston, the thin plate and the ring are formed as thin as possible, for example, approximately 1 mm or less, so as to minimize the heat capacity between the thin plate and the ring. It is composed of
また、この断熱ピストンの構造において、前記
ピストンヘツド部と前記ピストンスカート部との
間には断熱空気層が形成されている。 Further, in the structure of this heat-insulating piston, a heat-insulating air layer is formed between the piston head portion and the piston skirt portion.
また、この断熱ピストンの構造において、前記
ピストンヘツド部の上面は平らな形状に形成され
ているものである。 Further, in the structure of this heat insulating piston, the upper surface of the piston head portion is formed in a flat shape.
また、この断熱ピストンの構造において、前記
ピストンヘツド部をセラミツク材と熱膨張係数が
ほぼ等しい材料のサーメツトで作製したものであ
る。 Further, in the structure of this heat-insulating piston, the piston head portion is made of cermet, which is a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the ceramic material.
また、この断熱ピストンの構造において、前記
薄板及び前記リングを窒化珪素で製作したもので
ある。 Further, in the structure of this heat insulating piston, the thin plate and the ring are made of silicon nitride.
また、この断熱ピストンの構造において、前記
リングと前記ピストンスカート部との当接面に
は、カーボンシールのガスケツトが介在している
ものである。 Further, in the structure of this heat insulating piston, a carbon seal gasket is interposed on the contact surface between the ring and the piston skirt portion.
この発明による断熱ピストンの構造は、以上の
ように構成されており、次のように作用する。即
ち、この発明は、セラミツク材と熱膨張係数がほ
ぼ等しい材料で作られたピストンヘツド部をピス
トンスカート部に取り付け、前記ピストンヘツド
部に断熱材を介して平らな形状のセラミツク製の
薄板を取り付けたので、燃焼ガスに晒されて高温
になるピストンヘツドの表面部に位置する前記薄
板の厚さは、薄く構成でき、前記薄板の熱容量を
可及的に小さく構成することができ、高度の断熱
性、耐変形性、耐腐食性を得ることができ、吸入
効率及びサイクル効率を向上させることができ
る。
The structure of the heat insulating piston according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. That is, in this invention, a piston head portion made of a material having a coefficient of thermal expansion approximately equal to that of a ceramic material is attached to a piston skirt portion, and a flat ceramic thin plate is attached to the piston head portion via a heat insulating material. Therefore, the thickness of the thin plate located on the surface of the piston head, which is exposed to combustion gas and becomes high temperature, can be made thin, the heat capacity of the thin plate can be made as small as possible, and a high degree of heat insulation can be achieved. properties, deformation resistance, and corrosion resistance, and can improve suction efficiency and cycle efficiency.
即ち、前記薄板の厚さを薄く構成する程、ガス
温度への追従性がよくなり、即ち、燃焼室内の高
温時と低温時との壁温振幅は厚さが厚い場合に比
較して大きくなり、結果的に燃焼ガスと前記薄板
との温度差が小さくなり、熱伝達量が減少するた
め、吸入空気の受熱を減少させる。 That is, the thinner the thickness of the thin plate, the better the ability to follow the gas temperature, that is, the wall temperature amplitude between high temperature and low temperature inside the combustion chamber is larger than when the thickness is thick. As a result, the temperature difference between the combustion gas and the thin plate becomes smaller, and the amount of heat transfer decreases, thereby reducing the heat received by the intake air.
しかも、熱シヨツクを受けても強度上の問題が
生じることがなく、耐熱性、耐変形性等を向上さ
せ、安定した取付状態を得ることができ、更に爆
発時に前記薄板に作用する圧力を好ましい状態で
受け止めることができ、前記ピストンヘツド部と
前記ピストンスカート部との間のシール機能も向
上させることができる。 Moreover, even if subjected to a heat shock, no strength problems will occur, heat resistance, deformation resistance, etc. can be improved, a stable mounting condition can be obtained, and the pressure acting on the thin plate during an explosion can be reduced to a preferable level. The sealing function between the piston head portion and the piston skirt portion can also be improved.
以下、図面を参照して、この発明による断熱ピ
ストンの構造の実施例を詳述する。
Hereinafter, embodiments of the structure of the heat insulating piston according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図において、この発明の一実施例である断
熱ピストンの構造が符号10によつて全体的に示
されている。断熱ピストンの構造10について
は、主として、ピストンヘツド部1と金属製ピス
トンスカート部2とから成る。ピストンヘツド部
1は、中央に取付ボス部4を有し、またセラミツ
ク材と熱膨張係数がほぼ等しく、強度が高く、ヤ
ング率が比較的に高い材料、例えば、サーメツ
ト、金属等の材料から構成されている。 In FIG. 1, the structure of an adiabatic piston according to an embodiment of the invention is indicated generally by the numeral 10. The adiabatic piston structure 10 mainly consists of a piston head part 1 and a metal piston skirt part 2. The piston head part 1 has a mounting boss part 4 in the center, and is made of a material such as cermet, metal, etc., which has a coefficient of thermal expansion almost equal to that of ceramic material, has high strength, and has a relatively high Young's modulus. has been done.
ピストンヘツド部1そのものには、燃焼室が形
成されておらず、ピストンヘツド部1の燃焼室1
5側はフラツトな即ち平らな形状に構成されてい
る。ピストンスカート部2には、中央にピストン
ヘツド部1の取付ボス部4が嵌合する中央取付孔
12が形成されている。ピストンヘツド部1の取
付ボス部4はピストンスカート部の中央取付孔1
2に嵌合され、取付ボス部4に形成された嵌合溝
14とピストンスカート部2の中央取付孔12に
形成された嵌合溝13とに跨がつて金属リング1
1が変形収容されることによつて、ピストンヘツ
ド部1はピストンスカート部2に対して押圧状態
に係止されている。 A combustion chamber is not formed in the piston head part 1 itself, and the combustion chamber 1 of the piston head part 1 is
The fifth side is configured in a flat or planar shape. A central mounting hole 12 is formed in the center of the piston skirt portion 2, into which the mounting boss portion 4 of the piston head portion 1 is fitted. The mounting boss portion 4 of the piston head portion 1 is located in the center mounting hole 1 of the piston skirt portion.
2, the metal ring 1 is fitted over the fitting groove 14 formed in the mounting boss part 4 and the fitting groove 13 formed in the central mounting hole 12 of the piston skirt part 2.
1 is deformed and housed, so that the piston head portion 1 is locked against the piston skirt portion 2 in a pressed state.
更に、ピストンヘツド部1とピストンスカート
部2との中央部の当接部位には断熱ガスケツトで
ある緩衝材8が押圧状態に介在しており、この緩
衝材8は断熱機能も有している。また、ピストン
ヘツド部1とピストンスカート部2との間には、
断熱空気層9が形成されている。 Furthermore, a cushioning material 8, which is a heat insulating gasket, is interposed in a pressed state at the center abutment area between the piston head portion 1 and the piston skirt portion 2, and this cushioning material 8 also has a heat insulating function. Moreover, between the piston head part 1 and the piston skirt part 2,
A heat insulating air layer 9 is formed.
この断熱ピストンの構造10は、上記のような
構成において、特に、次の構成に特徴を有する。
即ち、セラミツク材から成るセラミツク製薄板5
の熱容量を小さくするため、セラミツク製薄板5
は極めて薄く形成され且つ該薄板5が燃焼室15
に面するようにピストンヘツド部1に断熱材3を
介して配置されている。薄板5は、窒化珪素等の
セラミツクスから成り、厚さ約1mm前後、或いは
1mm以下に製作されている。 The structure 10 of this heat insulating piston has the above-mentioned structure, and is particularly characterized by the following structure.
That is, the ceramic thin plate 5 made of ceramic material
In order to reduce the heat capacity of
is formed extremely thin, and the thin plate 5 is formed in the combustion chamber 15.
It is arranged on the piston head part 1 with a heat insulating material 3 in between so as to face the piston head. The thin plate 5 is made of ceramics such as silicon nitride, and is manufactured to have a thickness of about 1 mm or less.
このセラミツク製薄板5の外周部には、同様な
材料で形成されたセラミツク材から成るセラミツ
ク製リング6が嵌合しており、セラミツク製薄板
5とセラミツク製リング6とは、例えば、符号1
8で示す接触部でCVD(化学蒸着)によつて接合
されている。セラミツク製リング6の内周面には
段部16が形成されており、ピストンヘツド部1
の外周部17がセラミツク製リング6の段部16
に当接するようにセラミツク製リング6に嵌合し
ている。 A ceramic ring 6 made of a ceramic material made of the same material is fitted to the outer peripheral portion of the thin ceramic plate 5. The thin ceramic plate 5 and the ceramic ring 6 are, for example, 1
They are bonded by CVD (Chemical Vapor Deposition) at the contact portion shown at 8. A stepped portion 16 is formed on the inner peripheral surface of the ceramic ring 6, and the piston head portion 1
The outer periphery 17 of the ceramic ring 6 is a stepped portion 16.
It is fitted into the ceramic ring 6 so as to come into contact with the ceramic ring 6.
セラミツク製薄板5、セラミツク製リング6及
びピストンヘツド部1によつて形成される空間部
には、断熱材3が封入されている。この断熱材3
は、チタン酸カリウムウイスカー、ジルコニアフ
アイバ等の材料から成り、断熱機能を果たすと共
に、爆発時にセラミツク製薄板5に作用する圧力
を受け止める構造材として機能する。 A heat insulating material 3 is enclosed in a space formed by the thin ceramic plate 5, the ceramic ring 6, and the piston head 1. This insulation material 3
is made of materials such as potassium titanate whiskers and zirconia fibers, and performs a heat insulating function and functions as a structural member that absorbs the pressure that acts on the ceramic thin plate 5 during an explosion.
ピストンヘツド部1がピストンスカート部2に
押圧状態に取り付けられることによつて、ピスト
ンヘツド部1の外周部17がセラミツク製リング
6の段部16に押し付けられ、セラミツク製リン
グ6がピストンスカート部2の周囲部に押圧され
る。また、燃焼室15に臨むセラミツク製リング
6の部分の厚さはできるだけ薄い方が好ましい。
この場合に、セラミツク製リング6とピストンス
カート部2との間のシールのため、ガスケツトで
あるカーボンシール7が介在されている。カーボ
ンシール7に対するシール軸力は、ピストンヘツ
ド部1がピストンスカート部2に押圧状態に取り
付けられることによつて作用する。 By attaching the piston head portion 1 to the piston skirt portion 2 in a pressed state, the outer peripheral portion 17 of the piston head portion 1 is pressed against the stepped portion 16 of the ceramic ring 6, and the ceramic ring 6 is pressed against the piston skirt portion 2. is pressed by the surrounding area. Further, it is preferable that the thickness of the portion of the ceramic ring 6 facing the combustion chamber 15 be as thin as possible.
In this case, a carbon seal 7, which is a gasket, is interposed to seal between the ceramic ring 6 and the piston skirt portion 2. The seal axial force on the carbon seal 7 is exerted by the piston head portion 1 being attached to the piston skirt portion 2 in a pressed state.
この断熱ピストンの構造10は、爆発による圧
縮力を、チタン酸カリウム、ポロシテイの大きい
耐熱材等の断熱材3によつて均等に受ける必要が
あり、そのためにもピストンヘツド部1の燃焼室
15側の面及びセラミツク製薄板5は、平らな形
状即ちフラツトな形状に構成されている。 In the structure 10 of this insulating piston, the compressive force caused by the explosion must be evenly received by the insulating material 3 such as potassium titanate or a heat-resistant material with large porosity. The surface and the thin ceramic plate 5 are constructed in a flat shape.
この発明による断熱ピストンの構造は、以上の
ように構成されているので、次のような特有の効
果を有する。即ち、この断熱ピストンの構造は、
セラミツク材と熱膨張係数がほぼ等しい材料で作
られたピストンヘツド部をピストンスカート部に
取り付け、該ピストンヘツド部に断熱材を介して
セラミツク材から成る平らな形状の薄板を取り付
けたので、燃焼ガスに晒されて高温になるピスト
ンヘツドの表面部の前記薄板の厚さを薄く構成で
き、その熱容量を可及的に小さく構成でき、極め
て高度の断熱性を得ることができ、吸入効率及び
サイクル効率を向上させることができる。
Since the structure of the heat insulating piston according to the present invention is configured as described above, it has the following unique effects. That is, the structure of this adiabatic piston is
A piston head made of a material with a coefficient of thermal expansion almost equal to that of ceramic material is attached to the piston skirt, and a flat thin plate made of ceramic material is attached to the piston head via a heat insulating material, so that combustion gas The thickness of the thin plate on the surface of the piston head, which is exposed to high temperatures when exposed to heat, can be made thinner, the heat capacity can be made as small as possible, and an extremely high degree of heat insulation can be obtained, which improves suction efficiency and cycle efficiency. can be improved.
即ち、前記薄板の厚さを薄く構成する程、前記
薄板はガス温度への追従性がよくなり、即ち、燃
焼室内の高温時と低温時との壁温振幅は厚さが厚
い場合に比較して大きくなり、結果的に燃焼ガス
と前記薄板との温度差が小さくなり、熱伝達量が
減少するため、吸入空気の受熱を減少させる。 That is, the thinner the thin plate is, the better the thin plate can follow the gas temperature. That is, the wall temperature amplitude between high temperature and low temperature inside the combustion chamber is greater than when the thickness is thicker. As a result, the temperature difference between the combustion gas and the thin plate becomes smaller, and the amount of heat transfer decreases, thereby reducing the heat received by the intake air.
しかも、エンジンの燃焼室側の高温になる前記
ピストンヘツド部について前記薄板が直接晒され
る状態に構成されており、耐熱性、耐変形性、耐
腐食性等を向上させることができ、熱シヨツクを
受けても強度上の問題が生じることがなく、安定
した取付状態を得ることができ、更に爆発時に前
記薄板に作用する圧力を好ましい状態で受け止め
ることができる。また、前記薄板とサーメツトの
前記ピストンヘツド部とは、熱膨張係数がほぼ等
しく、前記ピストンヘツド部は剛性が高いので、
前記ピストンヘツド部と前記ピストンスカート部
との結合状態に問題が生じるようなことはなく、
高圧がかかつたとしても変形し難く、両者間の結
合状態は安定している。しかも、境界部のガスシ
ールを安定して達成することができ、シール機能
を向上させることができる。 Furthermore, the thin plate is directly exposed to the piston head which is exposed to high temperatures on the combustion chamber side of the engine, which improves heat resistance, deformation resistance, corrosion resistance, etc., and reduces heat shock. Even if the thin plate is subjected to an explosion, there will be no problem in terms of strength, a stable mounting condition can be obtained, and the pressure acting on the thin plate at the time of an explosion can be received in a favorable condition. Further, the thin plate and the cermet piston head have approximately the same coefficient of thermal expansion, and the piston head has high rigidity, so that
There is no problem in the connection state between the piston head part and the piston skirt part,
Even when high pressure is applied, it is difficult to deform, and the bonding state between the two is stable. Moreover, gas sealing at the boundary can be stably achieved, and the sealing function can be improved.
また、前記薄板と前記ピストンヘツド部との間
にはセラミツク材から成る断熱材が介在し、更に
前記ピストンヘツド部と前記ピストンスカート部
との間には断熱空気層が形成され、しかも前記断
熱材が、例えば、チタン酸カリウムウイスカー、
ジルコニアフアイバ等、或いはこれらとグラスフ
アイバとの混合材で構成できるので、前記エンジ
ンの前記燃焼室に対して高性能の断熱機能を果た
し、前記燃焼室からピストンを通じての熱エネル
ギーの流出はなく、熱エネルギーを前記燃焼室に
閉じ込めることができる。従つて、排気ガス流れ
方向の下流に設置されているエネルギー回収装置
によつて、熱エネルギーを有効に回収することが
できる。 Further, a heat insulating material made of a ceramic material is interposed between the thin plate and the piston head, and a heat insulating air layer is formed between the piston head and the piston skirt, and the heat insulating material For example, potassium titanate whiskers,
Since it can be made of zirconia fiber, etc., or a mixture of these and glass fiber, it has a high-performance insulation function for the combustion chamber of the engine, and there is no leakage of thermal energy from the combustion chamber through the piston. Energy can be trapped in the combustion chamber. Therefore, thermal energy can be effectively recovered by the energy recovery device installed downstream in the flow direction of the exhaust gas.
第1図はこの発明による断熱ピストンの構造の
一実施例を示す断面図、第2図は従来のピストン
の一例を示す断面図、及び第3図は従来の断熱ピ
ストンの構造の一例を示す断面図である。
1……ピストンヘツド部、2……ピストンスカ
ート部、3……断熱材、4……取付ボス部、5…
…薄板、6……リング、7……カーボンシール、
8……緩衝材、9……断熱空気層、10……断熱
ピストンの構造、12……中央取付孔、13,1
4……嵌合溝、15……燃焼室、17……ピスト
ンヘツド部の外周部。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a heat-insulating piston according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a conventional piston, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional heat-insulating piston. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Piston head part, 2...Piston skirt part, 3...Insulating material, 4...Mounting boss part, 5...
...Thin plate, 6...Ring, 7...Carbon seal,
8...Buffer material, 9...Insulating air layer, 10...Insulating piston structure, 12...Central mounting hole, 13,1
4... Fitting groove, 15... Combustion chamber, 17... Outer periphery of piston head.
Claims (1)
ストンスカート部に形成した取付孔に嵌合して固
定したピストンにおいて、前記ピストンヘツド部
の周囲部で前記ピストンスカート部の周囲部上面
に押圧状態に固定されるセラミツク材から成るリ
ング、該リングに接合された燃焼ガスに曝される
表面部を構成するセラミツク材から成る平らな形
状の薄い肉厚の薄板、並びに前記ピストンヘツド
部の上面、前記薄板の下面及び前記リングの内周
面で形成される空間部に封入した断熱材、から構
成したことを特徴とする断熱ピストンの構造。 2 前記薄板及び前記リングを可及的に薄い板厚
に形成し、前記薄板と前記リングとの熱容量を小
さくするように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の断熱ピストンの構造。 3 前記ピストンヘツド部と前記ピストンスカー
ト部との間には断熱空気層が形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の断熱
ピストンの構造。 4 前記ピストンヘツド部の上面は平らな形状で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の断熱ピストンの構造。 5 前記ピストンヘツド部をセラミツク材と熱膨
張係数がほぼ等しい材料のサーメツトで作製した
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
断熱ピストンの構造。 6 前記薄板及び前記リングを窒化珪素で製作し
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の断熱ピストンの構造。 7 前記リングと前記ピストンスカート部との当
接面には、カーボンシールのガスケツトが介在し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の断熱ピストンの構造。[Scope of Claims] 1. In a piston in which a mounting boss formed on a piston head part is fitted into a mounting hole formed in a piston skirt part and fixed, the piston has a mounting boss formed in a piston skirt part and a peripheral part of the piston skirt part. A ring made of ceramic material that is fixed in a pressed state on the upper surface, a flat thin thin plate made of ceramic material that constitutes the surface part exposed to combustion gas joined to the ring, and the piston head part. 1. A structure of a heat insulating piston, comprising a heat insulating material sealed in a space formed by an upper surface, a lower surface of the thin plate, and an inner circumferential surface of the ring. 2. The heat insulating piston according to claim 1, wherein the thin plate and the ring are formed as thin as possible to reduce the heat capacity of the thin plate and the ring. structure. 3. The structure of the heat-insulating piston according to claim 1, wherein a heat-insulating air layer is formed between the piston head portion and the piston skirt portion. 4. The structure of the heat insulating piston according to claim 1, wherein the upper surface of the piston head portion has a flat shape. 5. The structure of the heat insulating piston according to claim 1, wherein the piston head portion is made of cermet, which is a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the ceramic material. 6. The structure of the heat insulating piston according to claim 1, wherein the thin plate and the ring are made of silicon nitride. 7. The structure of the heat insulating piston according to claim 1, wherein a gasket of a carbon seal is interposed on the contact surface between the ring and the piston skirt portion.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13330087A JPS63302164A (en) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | Construction of adiabatic piston |
| US07/198,693 US4848291A (en) | 1987-05-30 | 1988-05-24 | Heat-insulating piston structure |
| DE198888304741T DE294091T1 (en) | 1987-05-30 | 1988-05-25 | HEAT-INSULATED PISTON ASSEMBLY. |
| DE8888304741T DE3873183T2 (en) | 1987-05-30 | 1988-05-25 | HEAT-INSULATED PISTON ASSEMBLY. |
| EP88304741A EP0294091B1 (en) | 1987-05-30 | 1988-05-25 | Heat insulating piston structure |
| CA000567988A CA1330643C (en) | 1987-05-30 | 1988-05-27 | Heat-insulating piston structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13330087A JPS63302164A (en) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | Construction of adiabatic piston |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63302164A JPS63302164A (en) | 1988-12-09 |
| JPH0555748B2 true JPH0555748B2 (en) | 1993-08-17 |
Family
ID=15101436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13330087A Granted JPS63302164A (en) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | Construction of adiabatic piston |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63302164A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668258B2 (en) * | 1989-09-13 | 1994-08-31 | いすゞ自動車株式会社 | Structure of adiabatic piston |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61101649U (en) * | 1984-12-10 | 1986-06-28 | ||
| JPS61228111A (en) * | 1985-03-29 | 1986-10-11 | 高信頼度舶用推進プラント技術研究組合 | Method of fixing ceramic lining material |
-
1987
- 1987-05-30 JP JP13330087A patent/JPS63302164A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63302164A (en) | 1988-12-09 |
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